專利名稱：一種泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法
技術領域：
本發明涉及一種材料成形方法，具體涉及一種用于泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法。
背景技術：
泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經過發泡工藝而成，同時兼有金屬和氣泡特征。泡沫鋁具有優異的物理性能、化學性能和力學性能以及可回收性，使其在當今的材料領域具有廣闊的應用前景，是很有開發前途的工程材料。泡沫鋁夾芯板(AFS)是在泡沫鋁的兩側表面復合金屬面板所構成的一種板材，在汽車工業、車床業、航空航天、輪船、軌道運輸業以及建筑業都有非常廣闊的應用前景。但 是，目前能直接制備出來的都是泡沫鋁夾芯板的板材，而在一些應用場合中，無論是采用簡 單形狀還是復雜形狀的泡沫鋁結構，都不能直接使用板材，需要通過成形來滿足應用需求。傳統的成形均采用沖壓加工成形，而沖壓成形不僅需要考慮板面金屬和泡沫鋁之間大變形時不同的屈服特征、泡孔結構變化對結構件物理性能的影響，使AFS板材沖壓成形變得非常復雜，極易產生成形缺陷。因此急需一種成形方法來滿足泡沫鋁夾芯板的應用需求。激光彎曲成形是通過激光輻照特定區域和路徑產生非均勻加熱誘發熱應力而導致彎曲進行成形的一種新工藝，它不需要模具和外力。雖然這種工藝成形過程是漸進成形的，但在局部也能形成復雜的形狀。因此，近幾年激光彎曲成形受到廣泛的關注。激光彎曲成形后不產生反彈，且激光能量精確可控，故可進行精確的激光彎曲成形，特別適用于冷加工難以成形的硬且脆，或剛性大的金屬材料。例如，中國發明專利CA101332536A公開了一種薄壁管的激光彎曲成形方法，將兩束激光作用于薄壁管上，其中第一激光束用于薄壁管的加熱，使薄壁管軟化，并在管壁厚度方向產生熱應力，使管產生彎曲變形；另一激光束在管材表面形成等離子體，并通過等離子體爆炸產生的沖擊作用，將薄壁管進一步彎曲。該方法能夠實現對薄壁管的彎曲成形，但是，一方面，該方法需要使用兩束激光束，加工裝置比較復雜；另一方面，泡沫鋁夾芯板與薄壁管不同，不是空心結構，該方法也不能用于泡沫鋁夾芯板的彎曲成形；再一方面，泡沫鋁夾芯板的表面通常反光性能較強，且易于氧化，不利于此專利中的激光彎曲成形。

發明內容
本發明的發明目的是提供一種可控的、不會對泡沫鋁夾芯板的結構造成破壞的泡沫鋁夾芯板彎曲成形方法。為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是一種泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，包括下列步驟
(1)在泡沫鋁夾芯板的面板表面復合一層吸光劑；
(2)在泡沫招夾芯板的表面標注一加工直線；
(3)使用激光器沿著泡沫鋁夾芯板表面的加工直線進行照射，多次輻照累積加熱使得泡沫鋁夾芯板整體產生熱應力，使得泡沫鋁夾芯板產生背向激光束的微量彎曲變形，進行照射時的掃描速率為8 20毫米/秒；
(4)重復步驟(3)直至達到彎曲要求。上述技術方案中，所述吸光劑選自黑漆、油性貼膜、金屬涂層或金屬鍍膜。優選的技術方案，所述吸光劑為主要成分是Al2O3的金屬涂層或金屬鍍膜。因為泡沫鋁夾芯板的面板通常為鋁板，芯部為保溫性很好的泡沫鋁，故選用一種主要成分為Al2O3的金屬涂層和金屬鍍膜作為吸光劑，能夠使得吸光劑與面板有較好的結合，并且不影響處理后的泡沫鋁夾芯板的性能。 優選地，步驟(3)在氮氣氣氛下進行。步驟(3)中使用的激光器為CO2激光器。由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點
I、本發明屬于無模、無外力成形，通過優化工藝參數、精確控制熱作用區及區內的溫度分布，控制沖擊力以及沖擊區域，就能獲得合理變形，具有高的生產柔性，能夠成形任意的彎曲件、異型件和其它復雜的三維曲面等零件。2、本發明屬于溫熱態的累積成形，能夠成形常溫常態下的一些難變形材料。如泡沫鋁裸板、泡沫鋁夾芯板。3、本發明通過在泡沫鋁夾芯板的面板表面復合一層吸光劑，解決了由于泡沫鋁夾芯板的面板反光性能過強導致的激光加工困難問題。4、本發明通過選擇合適的掃描速率，使得彎曲主要由板的整體產生熱應力造成，由于熱應力和沖擊力造成的彎曲方向相反，通過對兩者的控制易于實現對彎曲程度的控制，同時避免了主要利用沖擊力進行彎曲需要激光的功率密度達到一定閾值而導致的問題。5、利用氮氣保護，可以避免在加工過程中金屬面板的氧化問題。


圖I是本發明實施例中采用的裝置示意 圖2是彎曲后的狀態示意圖。其中1、激光束；2、泡沫鋁夾芯板；3、夾頭；4、工作臺；5、掃描方向；6、保護氣導管。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
實施例一參見圖I所示，圖中給出了本實施例采用的裝置示意圖，該加工裝置包括工作臺4和位于工作臺上的夾頭3，泡沫鋁夾芯板被夾頭夾持，其上表面畫有加工直線，激光束I和保護氣導管6同步沿掃描方向5運動，或者，夾頭帶動泡沫鋁夾芯板運動。保護氣導管6內噴射氮氣。對80 X 20 X IOmm的孔隙率為80%的泡沫鋁夾芯板進行CO2激光掃描，掃描線位置在板材中心，長度為20mm，激光功率為150W，掃描10次，掃描速率8mm/s。其操作步驟如下
(I)利用黑色手噴漆噴涂在掃描區域，并利用夾具進行單邊夾持。(2)掃描速度8mm/s勻速掃描，通過激光數控加工系統，實現激光彎曲。(3)等完全自然冷卻后，利用激光位移傳感器對變形角度進行測量。本實施例加工后，板材的彎曲角為4度，如附圖2所示。實施例二 采用實施例一同樣的裝置，對80 X 20 X IOmm的孔隙率為85%的泡沫鋁夾芯板進行CO2激光掃描，掃描線位置在板材中心，長度為20mm，激光功率為150W掃描15次，掃描速率8mm/s。其操作步驟如下(1)利用黑色手噴漆噴涂在掃描區域，并利用夾具進行單邊夾持。(2)掃描速度8mm/S勻速掃描，通過激光數控加工系統，實現激光彎曲。(3)等完全自然冷卻后，利用激光位移傳感器對變形角度進行測量。本實施例加工后，板材的彎曲角為6度。 通過增加掃描次數，可以增加板材的彎曲角。
權利要求
1.一種泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，其特征在于，包括下列步驟 (1)在泡沫鋁夾芯板的面板表面復合一層吸光劑； (2)在泡沫招夾芯板的表面標注一加工直線； (3)使用激光器沿著泡沫鋁夾芯板表面的加工直線進行照射，多次輻照累積加熱使得泡沫鋁夾芯板整體產生熱應力，使得泡沫鋁夾芯板產生背向激光束的微量彎曲變形，進行照射時的掃描速率為8 20毫米/秒； (4)重復步驟(3)直至達到彎曲要求。
2.根據權利要求I所述的泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，其特征在于所述吸光劑選自黑漆、油性貼膜、金屬涂層或金屬鍍膜。
3.根據權利要求2所述的泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，其特征在于所述吸光劑為主要成分是Al2O3的金屬涂層或金屬鍍膜。
4.根據權利要求I所述的泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，其特征在于步驟(3)在氮氣氣氛下進行。
5.根據權利要求I所述的泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，其特征在于步驟(3)中使用的激光器為CO2激光器。
全文摘要
本發明公開了一種泡沫鋁夾芯板的彎曲成形方法，其特征在于，包括下列步驟(1)在泡沫鋁夾芯板的面板表面復合一層吸光劑；(2)在泡沫鋁夾芯板的表面標注一加工直線；(3)使用激光器沿著泡沫鋁夾芯板表面的加工直線進行照射，多次輻照累積加熱使得泡沫鋁夾芯板整體產生熱應力，使得泡沫鋁夾芯板產生背向激光束的微量彎曲變形，進行照射時的掃描速率為3～8毫米/秒；(4)重復步驟(3)直至達到彎曲要求。本發明能夠成形任意的彎曲件、異型件和其它復雜的三維曲面等零件，成形精度較高、生產周期短，柔性大，對泡沫鋁夾芯板的進一步應用提供了廣闊的應用基礎。
文檔編號B23K26/12GK102873152SQ20121036832
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者張敏, 陳長軍 申請人:蘇州大學